Grūtāk noteikt nekā EPO, gēnu dopings ir mazāk ziņots par fronti cīņā par tīru riteņbraukšanu
Dopinga un antidopinga vēsture ir kaut kas līdzīgs Villam E. Koijotam, kurš vajā Road Runner: neatkarīgi no tā, cik tuvu Vails E. nonāk Road Runner, pēdējais vienmēr ir soli priekšā. Šķiet, ka tas vēl jo vairāk attiecas uz jaunu, ēnainu dopinga stūri, kas var izklausīties pēc zinātniskās fantastikas scenārija, bet patiesībā pastāv jau vismaz divus gadu desmitus: gēnu (vai ģenētisko) dopingu.
Taču, neskatoties uz gēnu dopinga straujo attīstību, jauna gēnu dopinga testēšanas metodika var būt svarīgs pagrieziena punkts pret gēnu izmantošanu veiktspējas uzlabošanai.
ADOPE (Advanced Detection of Performance Enhancement) tika prezentēts Stērlingas Universitātē, Skotijā, septembra sākumā, un tas ir viens no nedaudzajiem zināmajiem testiem pret gēnu dopingu.
Metodi izstrādāja Delftas Tehniskās universitātes zinātnieku grupa Nīderlandē, un tā sacentīsies ar vairāk nekā 300 citām komandām 2018. gada ģenētiski inženierijas mašīnu konkursā. apbalvošanas ceremonija notiks Bostonā, MA, 28. oktobrī.
Vispirms: kas ir gēnu dopings?
Gēnu dopings ir gēnu terapijas “nepareiza izmantošana” veiktspējas uzlabošanas nolūkos. No otras puses, gēnu terapija ir metode, kurā slimību ārstēšanai vai profilaksei izmanto gēnus, nevis zāles vai operācijas.
Terapija sastāv no ārējā ģenētiskā materiāla ievadīšanas pacienta šūnās. Ģenētiskais materiāls, kas satur specifisku ekspresiju, kas aktivizē slimības ārstēšanai izmantotos proteīnus, tiek ievietots šūnās, izmantojot ārēju vektoru (parasti vīrusu).
Ņemsim, piemēram, EPO. Eritropoetīnu - proteīnu, kas stimulē sarkano asinsķermenīšu veidošanos kaulu smadzenēs un līdz ar to paaugstina hemoglobīna līmeni organismā un skābekļa piegādi audiem - parasti izdala nieres.
EPO injekcijas ir bēdīgi slavenais veiktspējas uzlabojums, ko velosipēdisti ļaunprātīgi izmantoja vairākus gadus, īpaši 90. gados.
Šodien, lai gan joprojām tiek ziņots par EPO pozitivitātes gadījumiem, ir kļuvis grūtāk atbrīvoties no šīs prakses, jo antidopinga kontroles mūsdienās var diezgan efektīvi noteikt ārējo EPO.
Tomēr gēnu dopinga alternatīva, kas uzlabo EPO veidošanos, ievietojot sportistam jaunu ģenētisko materiālu, galu galā izskatītos kā dabisks sportista paša fizioloģijas produkts, nevis kā aizliegta viela.
Lai gan gēnu terapiju joprojām izmanto tikai retām slimībām, kuras nav izārstētas (piemēram, smags kombinēts imūndeficīts, aklums, vēzis un neirodeģeneratīvas slimības), zinātnieki ir atzinuši, ka cilvēki no sporta pasaules ir vērsušies pie viņiem un lūguši lietot šīs terapijas kā veids, kā uzlabot savu sportisko sniegumu.
WADA un gēnu dopings
Pasaules Antidopinga aģentūra (WADA) organizēja pirmo semināru, lai apspriestu gēnu dopingu un tā draudus 2002. gadā, savukārt šī prakse tika iekļauta WADA nelegālo vielu un metožu sarakstā pēc gada.
Kopš tā laika WADA ir veltījusi daļu no saviem resursiem gēnu dopinga noteikšanai (tostarp vairāku gēnu dopinga ekspertu grupu un paneļu izveidei), un 2016. gadā tika ieviesta kārtējā EPO gēnu dopinga pārbaude. WADA akreditētajā laboratorijā Austrālijā, Austrālijas sporta zāļu testēšanas laboratorijā.
Tomēr gēnu dopinga testēšanas metodes var būt darbietilpīgas, un faktiskajai testēšanas praksei ir vajadzīgas plašas zināšanas par konkrētu DNS sekvenci.
No otras puses, ADOPE piedāvātā metode ir vērsta uz mērķtiecīgu secību un potenciāli efektīvākā un mērķtiecīgākā veidā apvieno citu metožu labvēlīgos principus.
ADOPE testēšanas metodika
ADOPE testēšanas metodika ir izstrādāta, izmantojot testus, kas veikti ar liellopu asinīm, un tā ir strukturēta divās fāzēs: pirmā ir pirmsskrīninga fāze, kuras mērķis ir potenciālas gēnu leģētas asinis, bet otrā ir vērsta uz specifiskām ģenētiskām sekvencēm. pārbaudiet, vai DNS patiešām ir gēnu leģēts vai nē.
'Iepriekšējā pārbaudē, " skaidro Džārds Metenss, TU Delftas komandas, kas izstrādāja ADOPE, cilvēku prakses vadītājs, "mēs tālāk attīstām tā saukto zelta nanodaļiņu ar dekstrīna vāciņu izmantošanu gēnu dopinga noteikšanai.
'Princips ir balstīts uz faktu, ka zelta nanodaļiņas izraisa pakāpeniskas kvantitatīvi nosakāmas krāsas izmaiņas paraugā, ja tas satur "dopinga" DNS.'
Lai strādātu pie “gēnu leģētas DNS” un pārbaudītu to, bet bez nepieciešamības faktiski lietot atlētus vai dzīvniekus, TU Delftas komanda mākslīgi “piešķīra” liellopu asinis ar vairākām komplementārām DNS sekvencēm.
Viņu pārbaužu mērķis bija mērķēt un atrast “gēnu leģētās” sekvences, ko viņi pievienoja asinīs.
'Mēs izmantojam liellopu asinis kā labu cilvēka asiņu aizstājēju, jo šis princips darbojas tāpat,' skaidro Mattens.
'Mūsu testā mēs šīm liellopu asinīm pievienojam vairākus DNS tipus dažādās koncentrācijās, lai atdarinātu koncentrācijas attīstību laika gaitā saskaņā ar to, ko mēs iepriekš modelējām cilvēkiem.
'No šī brīža mūsu noteikšanas metode būs tāda pati, un DNS, ko pievienojām liellopu asinīm, ir jānosaka ar mūsu metodi.'
Kad ir identificētas iespējamās ar gēnu leģētās asinis to krāsas maiņas dēļ, seko otrā testa fāze, kuras mērķis ir specifiskas sekvences, kas ir pievienotas asinīm.
'Lai pārbaudītu šo sākotnējo skrīningu," turpina Mattens, "mēs izmantojam tehniski unikālu un novatorisku CRISPR-Cas – Transposase saplūšanas proteīnu.
'To var uzskatīt par nanomašīnu, kas spēj īpaši noteikt specifiskās atšķirības gēnu dopinga DNS.'
CRISPR jeb CRISPR-Cas9 (vai gēnu rediģēšana) ir atšķirīga un progresīvāka tehnika, kas ļauj ģenētiķiem izmantot divas molekulas - fermentu, ko sauc par Cas9, un RNS gabalu -, lai radītu izmaiņas (mutācija) DNS.
Šo paņēmienu no 2018. gada sākuma aizliedza arī WADA kā progresīvāku gēnu dopinga paņēmienu, taču ADOPE gadījumā CRISPR-CAS paņēmienu izmanto, lai atrastu modificēto DNS, nevis to pārveidotu.
ADOPE specifika
ADOPE izstrādātais testēšanas modelis ir īpaši izstrādāts un izstrādāts, lai noteiktu gēnu, kas cilvēka organismā nodrošina EPO veidošanos, taču, tā kā metodika ir ļoti daudzpusīga, TU Delftas pētnieki apgalvo, ka tā var būt paplašināta, lai noteiktu jebkāda veida gēnu dopingu.'
Pamatojoties uz ciklu, kura laikā EPO iedarbojas organismā, visticamākais laiks, kad sportisti dopingu, izmantojot šo konkrēto gēnu, būtu krietni pirms sacensībām, taču tajā pašā laikā citi gēni, kuru mērķauditorija ir dažādi proteīni un fizioloģiskie. uzlabojumiem, var būt daudz ātrāks efekts.
Tāpēc ADOPE mērķis ir ieviest regulāras antidopinga pārbaudes visā treniņu un sacensību kalendārā.
Tomēr, tā kā tā sauktajā “neatkarībā no šūnām DNS”, uz kuru attiecas testi, ir paredzams, ka urīnā būs ļoti mazs daudzums urīna (lai gan tas ir arī šeit), pagaidām ADOPE darbojas tikai uz asins paraugiem un to noteikšanu. logs joprojām ir ierobežots.
'Pamatojoties uz eksperimentālu testu ar primātiem, ko 2011. gadā veica Ni et al, saka Mattens, mēs sagaidāms, ka noteikšanas periods būs tikai dažas nedēļas.
'Metodes tālāka pilnveidošana varētu likt šai pašai metodei darboties arī urīnam.'
Atšķirība starp ADOPE un citām pieejām
'Lielākā daļa [citu gēnu dopinga testēšanas] pieeju balstās uz reakcijām, kas balstītas uz PCR [polimerāzes ķēdes reakcija: metode, ar kuru tiek izgatavotas konkrēta DNS reģiona kopijas in vitro], kurām ir daudz trūkumu, piebilst Mattens.
'Šīs reakcijas ir salīdzinoši darbietilpīgas, un tām ir nepieciešamas plašas iepriekšējas zināšanas par DNS secību. Turklāt, izmantojot šīs antidopinga pārbaudes tehnoloģijas, ievērojami palielinās iespēja izvairīties no atklāšanas.'
Alternatīvi, dažas citas testēšanas metodes koncentrējas uz visu genoma secību; tas ir, viss šūnā vai organismā esošais ģenētiskais materiāls.
Bet šīs pieejas negatīvā puse ir tāda, ka ir jāņem vērā visa genoma secība, kas ir laikietilpīga, neefektīva un var tikt uzskatīta arī par sportistu privātuma aizskaršanu.
'Mūsu pieeja, saka Mattens, ir vērsta uz mērķtiecīgu secību, kas papildina abu pieeju izdevīgos principus.
'Tā izmanto PCR specifiskuma principu, tomēr tam ir nepieciešama tikai viena transgēna mērķa vieta (taču meklēšanai ir vajadzīgas vairākas vietas), tādējādi ievērojami samazinot varbūtību izvairīties no noteikšanas.
'[ADOPE] izmanto visa genoma sekvencēšanas principu, tomēr efektīvāk un mērķtiecīgāk, ievērojami samazinot datu apjomu.
'Tā rezultātā mēs uzskatām, ka mērķtiecīga sekvencēšana ir daudz labāka pieeja un gēnu dopinga noteikšanas nākotne.'
